Роторный двигатель внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в транспортном машиностроении, электроэнергетике. Двигатель содержит роторы 3 и 4, имеющие по меньшей мере два поршня, установленные соосно в корпусе 2, приспособление соединения роторов 3 и 4, обеспечивающее однонаправленное движение роторов с поочередной их остановкой, и включает две группы, 11 и 12, зубчатых колес неправильной формы и стопорный механизм, выполненный в виде двух групп, 18 и 19, пластин. Первая группа 11 зубчатых колес и первая группа 18 пластин сопряжены с первым ротором 3. Вторые группы 12 и 19 - со вторым ротором 4. Каждая группа зубчатых колес содержит первое колесо 11А (12А), через которое осуществлено сопряжение, и выполненное по меньшей мере с одним венцом и одним выступом, с гладким профилем кромки, образованным двумя дугами, а также одно или два колеса, выполненных по меньшей мере с одним зубчатым венцом и одним гладким участком кромки, для обкатывания выступов первого колеса. Каждая группа пластин включает одну или две пластины 18В (19В) с формой неполного круга, с одной или несколькими равномерно размещенными по окружности выемками, а также одну пластину 18А (19А), через которую осуществлено сопряжение с ротором. Пластина 18А (19А) имеет участки кромки, сходные по профилю с отрезками окружности на выступающих участках профиля пластин 18В (19В). Зубчатые колеса 11А и 12А и пластины 18А и 19А связаны общей осью вращения соответственно. Пластины 18В и 19В связаны зубчатыми колесами 11В и 12В и между собой через средство соединения. Зубчатые колеса группы 11 и пластины группы 18 ориентированы в пространстве относительно друг друга с обеспечением синхронизации периода зацепления зубчатых колес с периодом отсутствия взаимодействия пластин, а периода обкатывания выступа зубчатого колеса - с периодом взаимодействия пластин. Точно также ориентированы зубчатые колеса группы 12 и пластины группы 19. Увеличивается энергетическая эффективность двигателя за счет поддержания скорости перемещения замыкающего подкамеру поршня на нулевом или близком к нулю уровне в течение почти всего такта рабочего хода и такта впуска. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частости к двигателям внутреннего сгорания, оснащенным поршневыми роторами, и может применяться в разных областях, например в транспортном машиностроении и в отрасли электроэнергетики.

Хорошо известны роторные двигатели внутреннего сгорания (ДВС), имеющие рабочую камеру, в корпусе которой соосно размещены поршневые роторы. Поршни разделяют кольцевое внутреннее пространство камеры на подкамеры. В работающем двигателе объем подкамер периодически то увеличивается, то уменьшается [авт. св. СССР 1442683, F 02 B 53/00, оп. 1988 г.; авт. св. СССР 1368460, F 02 В 55/00 оп. 1988 г.; пат. РФ 2043521, F 02 B 53/00, оп. 1995 г.; пат. РФ 2106504, F 02 B 53/00, оп. 1998 г.; з-ка Франции 1529551, F 02 B 53/00, оп. 1968 г. ]. Недостатком этих двигателей является то, что они не предусматривают остановку замыкающего поршня при совершении в подкамерах такта рабочего хода или впуска рабочей смеси. Энергетические затраты на преодоление сопротивления, оказываемого движению поршня, чрезвычайно велики.

В качестве прототипа выбран роторный ДВС, содержащий корпус рабочей камеры, в котором установлены первый и второй роторы. Каждый ротор имеет по меньшей мере два поршня. Поршни разделяют кольцевое внутреннее пространство рабочей камеры на подкамеры переменного объема. Двигатель также содержит приспособление соединения роторов, которое обеспечивает их однонаправленное вращение с поочередной остановкой и включает две группы зубчатых колес неправильной формы. Первая группа сопряжена с первым ротором, а вторая - со вторым ротором. Соосные зубчатые колеса, одинаковые по форме, но принадлежащие к разным группам, установлены относительно друг друга в противофазе [пат. США 5381766, F 02 B 53/00, оп. 1995 г.]. Приспособление соединения роторов обеспечивает такой порядок их однонаправленного вращения, при котором в подкамерах в течение примерно половины периодов такта рабочего хода и такта впуска скорость перемещения замыкающего поршня равна или близка к нулю. Однако в оставшуюся часть времени замыкающий поршень вынужден совершать движение вслед за опережающим его поршнем, преодолевая создаваемое давлением газов сопротивление. Недостатком двигателя является невысокий КПД: энергетическую эффективность существенно снижают затраты энергии на противодействие давлению газов.

Задачей изобретения является увеличение КПД двигателя за смет поддержания скорости перемещения замыкающего подкамеру поршня в течение почт всего такта рабочего хода и такта впуска на нулевом или близком к нулю уровне.

Поддержание скорости перемещения замыкающего подкамеру поршня в течение почти всего такта рабочего хода и такта впуска на нулевом или близком к нулю уровне достигается тем, что в роторном двигателе внутреннего сгорания (ДВС), содержащем корпус рабочей камеры, первый и второй роторы, имеющие по меньшей мере по два поршня и установленные в полости корпуса с образованием кольцевого пространства, разделанного на подкамеры переменного объема, а также приспособление соединения первого ротора со вторым, обеспечивающее однонаправленное вращение роторов с поочередной их остановкой и включающее две группы зубчатых колес неправильной формы, первая из которых сопряжена с первым ротором, а вторая - со вторым ротором, причем соосные зубчатые колеса, одинаковые по форме, по принадлежащие к разным группам, установлены относительно друг друга в противофазе, согласно изобретению каждая группа зубчатых колес неправильной формы состоит из первого зубчатого колеса, через которое осуществлено сопряжение с ротором и которое выполнено по меньшей мере с одним зубчатым венцом и одним выступом, имеющим гладкий профиль кромки, образованный двумя дугами, и одного или двух зубчатых колес, выполненных по меньшей мере с одним зубчатым венцом и одним гладким участком кромки, пригодным для обкатывания выступов первого зубчатого колеса, а также приспособление соединения роторов дополнительно содержит стопорный механизм в виде двух групп пластин, в каждой из которых пластины установлены в одной плоскости, при этом первая группа сопряжена с первым ротором, вторая группа - со вторым, и каждая группа включает одну или две пластины с формой неполного круга, которая характеризуется наличием одной или нескольких равномерно размещенных по окружности выемок, и одну пластину, через которую осуществлено сопряжение с ротором и которая сформирована с участками кромки, сходными по профилю с отрезками окружности на выступающих участках профиля пластин в виде неполных кругов, зубчатое колесо и пластина, через которые осуществлено сопряжение с первым ротором, имеют общую ось вращения, зубчатое колесо и пластина, через которые осуществлено сопряжение со вторым ротором, также связаны общей осью, а пластины с формой неполного круга обеих групп связаны с зубчатыми колесами, обладающими гладкими участками кромки для обкатывания, и между собой через средство соединения, кроме того, зубчатые колеса первой группы и пластины первой группы ориентированы в пространстве относительно друг друга с обеспечением синхронизации периода зацепления зубчатых колес с периодом отсутствия взаимодействия пластин, а периода обкатывания выступа зубчатого колеса с периодом взаимодействия пластин, и точно также ориентированы зубчатые колеса второй группы и пластины второй группы. Зубчатые венцы первых в группах зубчатых колес могут иметь увеличивающийся в направлении вращения этих колес радиус кривизны начальной линии, при этом зубчатые венцы каждого зубчатого колеса, предназначенного для зацепления с первым, имеют уменьшающийся в направлении вращения колеса радиус кривизны начальной линии.

В двигателе, в одном из вариантов его выполнения, каждый ротор может быть выполнен с двумя диаметрально противоположными поршнями, а первые в группах зубчатые колеса, сопряженные с роторами, - с двумя зубчатыми венцами. При этом каждое зубчатое колесо, предназначенное для зацепления с первым в группе зубчатым колесом, выполнено с одним зубчатым венцом, а соответствующая ему в стопорном механизме пластина с формой неполного круга имеет одну выемку.

Также возможен вариант, в котором каждый ротор выполнен с четырьмя попарно противоположными поршнями, а зубчатые колеса, сопряженные с роторами, - с четырьмя зубчатыми венцами. Каждое зубчатое колесо, предназначенное для зацепления с первым в группе зубчатым колесом, выполнено с двумя зубчатыми венцами, а соответствующая ему в стопорном механизме пластина с формой неполного круга имеет две выемки.

Предпочтительно, чтобы в двигателе каждая группа зубчатых колес содержала два зубчатых колеса, предназначенных для зацепления с первым зубчатым колесом, при этом центры вращения всех трех зубчатых колес лежат на одной прямой, кроме того каждая группа пластин стопорного механизма имеет две пластины с формой неполного круга.

Зубчатые венцы зубчатых колес целесообразно выполнять с уменьшением высоты зубьев на краях.

Формы и взаиморасположение используемых в стопорном механизме пластин, наряду с другими конструктивными особенностями нового двигателя, определяют характер их вращения. Пластина с формой неполного круга способна вращаться постоянно, а пластина, через которую осуществлено сопряжение с ротором, только тогда, когда первая пластина обращена к ней выемкой, или тогда, когда участок взаимодействия между пластинами незначителен. В тот же период времени, когда выступающий участок профиля первой пластины, представляющий собой отрезок окружности, хотя бы частично облегается сходным с ним по форме участком второй пластины, вторая пластина не может провернуться ни в одну, ни в другую сторону. Именно в этот временной интервал поршни ротора, сопряженного с застопоренной пластиной, выполняют роль замыкающих на тактах рабочего хода и впуска. Поршни этого ротора защищены как от движения вперед, так и от движения назад, под воздействием давления газов в подкамере. Стопорный механизм обеспечивает однонаправленность движения поршней. Выполнение зубчатых колес неправильной формы в виде зубчатых колес с одним или несколькими зубчатыми венцами, перемежающимися гладкими участками кромки, позволяет на время исключать передачу движения от одного колеса к другому. При этом, примененные в зубчатых колесах формы гладких участков кромок способны периодически обеспечивать состояние относительного покоя одного из колес за счет плавного обкатывания его выступа другим колесом, а также мягкий старт, необходимый для зацепления зубчатых венцов. Стопорный механизм, в совокупности с новым видом зубчатой передачи и определенным пространственным взаиморасположением на осях вращения пластин стопорного механизма и зубчатых колес, обеспечивает такой режим движения, при котором в течение почтя всего периода вращения зубчатого колеса, сопряженного с первым ротором, колесо, сопряженное со вторым ротором, находится в состоянии относительного покоя. Незначительное перемещение второго колеса отмечается только в начале торможения первого, в самом конце рабочего хода. Таким образом, в новом двигателе, в отличие от прототипа, скорость перемещения замыкающего поршня поддерживается на нулевом или близком к нулю уровне в течение почти всего такта рабочего хода или такта впуска в подкамере.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых представлены Фиг.1. Роторный ДВС, продольный разрез.

Фиг. 2. Корпус рабочей камеры в разобранном виде, с роторами, рабочими валами и центральным стержнем. Изометрическая проекция.

Фиг.3. Роторный ДВС без внешнего корпуса. Изометрическая проекция.

Фиг. 4. Схема, иллюстрирующая размещение в плоскости группы из трех зубчатых колес, одно из которых выполнено с двумя зубчатыми венцами и двумя выступами, а два других - с одним зубчатым венцом и одним гладким участком, пригодным для обкатывания выступов первого зубчатого колеса.

Фиг. 5. Схема, иллюстрирующая размещение группы пластин стопорного механизма, примененной в двигателе вместе с группой зубчатых колес, схематично изображенной на фиг.4.

Фиг. 6. Схема, иллюстрирующая размещение в плоскости группы из трех зубчатых колес, одно из которых выполнено с четырьмя зубчатыми венцами и четырьмя выступами, а два других - с двумя зубчатыми венцами и двумя гладкими участками, пригодными для обкатывания выступов первого зубчатого колеса.

Фиг. 7. Схема, иллюстрирующая размещение группы пластин стопорного механизма, примененной в двигателе вместе с группой зубчатых колес, схематично изображенной на фиг.6.

Фиг. 8 (А-D). Схема, иллюстрирующая положения конструктивных элементов двигателя в течение одного оборота роторов.

Фиг.9. График, иллюстрирующий изменение характера движения поршней в течение одного оборота роторов.

На фиг.1 показан двигатель, во внешнем корпусе которого размещен корпус 2 рабочей камеры. Корпус 2 состоит из двух одинаковых сквозных корпусных деталей, соединенных между собой болтами (не показаны). Расточка корпусных деталей выполнена таким образом, что внутренняя поверхность корпуса 2 в серединной части, там, где расположен стык, имеет форму, сходную с формой внешней половины поверхности тора, а по краям - форму цилиндрической поверхности. В полости корпуса 2 соосно установлены два ротора. Ротор 3 имеет поршни 3А и 3В, ротор 4 - поршни 4А и 4В. Роторы 3 и 4 совместно с корпусом 2 образуют кольцевое пространство рабочей камеры, разделенное поршнями 3А, 3В, 4А, 4В на четыре подкамеры. Вместо двухпоршневых роторов в двигателе могут быть использованы роторы и с большим числом равномерно разнесенных по кругу поршней. Поршни, для предотвращения циркуляции газов между подкамерами, снабжены изоляционными полукольцами. Сами роторы оснащены изоляционными кольцами. Ротор 3 насажен на полый рабочий вал 5, ротор 4 - на полый рабочий вал 6. Рабочие валы смонтированы на продольном стержне 7, жестко закрепленном на внешнем корпусе 1 двигателя.

На корпусе 2 предусмотрены входное окно 8, предназначенное для подачи в рабочую камеру топливно-воздушной рабочей смеси, и выходное окно 9 для выпуска отработавших газов. Рабочая камера двигателя имеет одну свечу зажигания 10. В конструкции двигателя с восемью поршнями рабочая камера будет иметь две свечи зажигания, два входных и два выходных окна.

Новое приспособление соединения роторов 3 и 4 включает две группы зубчатых колес неправильной формы: 11 и 12. Форма зубчатых колес отдельно показана на фиг. 4. Каждая группа содержит по одному зубчатому колесу, выполненному с двумя равномерно размещенными по кругу зубчатыми венцами 13, которые перемежаются выступами 14. Кромки выступов 14 имеют гладкий профиль, образованный двумя дугами. Через такие колеса, имеющие на фиг.1 и фиг.3 обозначение 11А и 12А, осуществлено сопряжение групп с роторами. Колесо 11А насажено на рабочий вал 5 и способно вращаться вместе с ним и ротором 3. Колесо 12А закреплено на рабочем валу 6 и, также, имеет способность вращаться вместе с ним и ротором 4. В каждой группе зубчатых колес неправильной формы помимо первого колеса имеется по два зубчатых колеса, способных периодически входить в зацепление с первым. В их обозначении на фиг.1 и фиг.2 есть буква "В": колеса 11В и колеса 12В. На фиг.4 и фиг.6 эти колеса обозначены буквой "В". Колеса "В", на фиг.4, имеют один зубчатый венец 15 и один гладкий, сложного профиля, участок кромки 16, пригодный для обкатывання выступов 14 первого зубчатого колеса. Для обеспечения нарастающей скорости периодического движения роторов зубчатые венцы на колесах 11А и 12А имеют увеличивающийся в направлении вращения колес радиус кривизны начальной линии. Зубчатые венцы колес 11В и 12В, при этом, выполнены с уменьшающимся в направлении вращения этих колес радиусом кривизны начальной линии. Все зубчатые венцы, для исключения заклинивания колес при входе в зацепление и выходе из него, выполнены с уменьшением высоты зубьев на краях.

Возможен ряд других вариантов исполнения групп зубчатых колес. Группа может включать всего два колеса (такой вариант не показан), но с точки зрения энергетической экономичности и для более равномерного распределения механических нагрузок в двигателе целесообразнее применять трехколесные группы.

На фиг.6 показано одно из конструкционных решений группы зубчатых колес, которое может быть использовано в двигателе с восемью поршнями. Первое из колес имеет четыре зубчатых венца 13 и четыре выступа 14, два других - по два зубчатых венца 15 и по два гладких, сложного профиля, участка кромки 16, пригодных для обкатывания выступов 14.

Колеса 11В и 12В жестко закреплены на двух промежуточных валах 17, играющих роль средства их соединения с пластинами, имеющими форму неполного круга. На каждый из промежуточных валов 17 насажены одно зубчатое колесо 11В и одно зубчатое колесо 12В. Взаиморасположение этих колес на валу является противофазным, то есть колеса на оси относительно друг друга повернуты на угол ϕ, где а n - число зубчатых венцов на колесе.

Приспособление соединения также включает стопорный механизм, который состоит из двух групп пластин: 18 и 19. Размещение пластин в группе плоскостное. Пластина 18A закреплена на рабочем валу 5 и способна вращаться вместе с ним и ротором 3. Пластина 19А закреплена на рабочем валу 6 и может вращаться с ним и ротором 4. Пластины 18В и 19В закреплены на промежуточных валах 17. Группа пластин, использованных в двигателе с четырьмя поршнями, схематично показана на фиг.5. Пластины, закрепленные на промежуточных валах 17, имеют форму неполного круга, характеризующуюся наличием выемки 20. Эти пластины на фиг.5 обозначены буквой "В". Пластины, установленные на рабочих валах 5 и 6, имеют на кромке два участка 21, сходных по профилю с отрезками окружности на выступающих участках профиля пластин "В". На фиг.5 такая пластина обозначена буквой "А".

На фиг. 7 схематично показана группа пластин стопорного механизма, используемого в двигателе с восемью поршнями. Пластины "В" выполнены с двумя равномерно размещенными по окружности выемками 20, а пластина "А" имеет на кромке четыре участка 21, сходных по профилю с отрезками окружности на выступающих участках профиля пластин "В".

Двигатель оснащен группой круглых шестерен 22, предназначенной для передачи движения от промежуточных валов 17 к выходному валу 23. На выходном валу 23 закреплена шестерня 22А, на каждом промежуточном - шестерня 22В.

Роторы 3 и 4 при работе двигателя вращаются в одном направлении, обозначенном на фиг.3 стрелкой 24. На фиг.4-7 направление вращения зубчатого колеса "А" и пластины "А" также показано стрелкой 24. В противоположную сторону осуществляется вращение зубчатых колес "В" и пластин "В". Направление их движения обозначено стрелкой 25.

Относительно друг друга зубчатые колеса группы 11 и пластины группы 18 закреплены на валах так, что в период зацепления зубчатых колес пластины не взаимодействуют между собой, а в период обкатывания выступов колеса 11А колесами 11В пластина 18А облегает пластины 18В. Точно так же между собой сориентированы на валах зубчатые колеса группы 12 и пластины группы 19.

Для того чтобы понять, как работает новый двигатель, обратимся к фиг. 8(А-D), где схематично во временной последовательности показаны взаиморасположения поршней 3А, 4А, 3В, 4В в рабочей камере, зубчатых колес в группах 11 и 12, пластин в группах 18 и 19 стопорного механизма. На условном изображении поперечного сечения рабочей камеры подкамеры отмечены буквами А, В, С, D. В верхней части корпуса рабочей камеры размещена свеча зажигания. Входное и выходное окна расположены в тех же местах, что и на фиг.2.

Все вместе части фиг.8, от 8А до 8D, показывают комбинации взаиморасположений конструктивных элементов в определенные моменты времени, которые имеют место в течение одного полного оборота роторов. При работе двигателя с четырьмя поршнями за каждый оборот роторов в каждой из подкамер происходит четыре такта рабочего цикла: - впуск рабочей смеси - ее сжатие - рабочий ход - выпуск отработавших газов. На каждой части фиг.8 показаны четыре пронумерованные комбинации, имеющие место в течение одного такта рабочего цикла.

В период t₀-t₃ в подкамерах А, В, С, D происходят соответственно рабочий ход, сжатие, впуск и выпуск.

В момент времени t₀, которому соответствует комбинация 1 на фиг.8А, зубчатое колесо 11А уже находится в зацеплении с зубчатыми венцами колес 11В. Пластины 18В не оказывают воздействия на пластину 18А, и она может совершать вращение. В подкамере А, между поршнями 3А и 4А, происходит зажигание, и под воздействием растущего давления продуктов сгорания поршень 3А начинает совершать рабочий ход. Зубчатое колесо 11А через колеса 11В передает энергию с ротора 3 на промежуточные валы 17. Поршень 4А, максимально приблизившись к поршню 3А благодаря инерции ротора 4 и подталкиванию пластины 19А пластинами 19В, приходит вместе с ротором 4 в состояние покоя. Выступы зубчатого колеса 12А обкатываются гладкими участками колес 12В, причем в данный момент точки соприкосновения колес находятся максимально далеко от центра вращения колеса 12А и предельно близко к центрам вращения колес 12В. Остановке ротора 4 способствуют формы пластин группы 19, благоприятствуют формы выступов зубчатого колеса 12А и пригодных для их обкагывзния гладких участков кромки зубчатых колес 12В, а также рост давления в подкамере А. Пластины 19В уже находятся во взаимодействии с пластиной 19А. Отрезки окружности на выступающих участках кромки пластин 19В облегаются сходными с ними по профилю участками кромки пластины 19А. Временная неподвижность пластины 19А исключает возможность отката поршня 4А под воздействием растущего давления в подкамере А.

На фиг. 9 показано, как изменяется скорость движения поршней в течение периода одного оборота роторов. Скорость вращения поршней 3А и 3В определяется характеристикой 3-W; скорость вращения поршней 4А и 4В - характеристикой 4-W. В момент t₀ скорость вращения поршней 4А и 4В равна нулю, а величина скорости движения поршней 3А и 3В невелика.

B момент t₁ поршни 4А и 4В вместе с ротором 4 находятся в состоянии покоя, так как пластины 19В не дают возможность пластине 19А поворачиваться. Зубчатое колесо 12A тоже неподвижно, его выступы обкатываются гладкими участками зубчатых колес 12В. Скорость вращения зубчатого колеса 11А, находящегося в зацеплении с колесами 11В, выше, чем в момент t₀. Пластины 18В и пластина 18А не взаимодействуют между собой. Пластина 18А свободна и совершает вращательное движение. График на фиг.9 показывает, что за период t₀-t₁ скорость движения поршней 3А и 3В увеличилась. Поршни 4А и 4В остаются неподвижными.

В момент t₂ колеса 12В начинают оказывать своими гладкими участками давление на выступы колеса 12A, создавая условия для его сдвига. Однако поворота колеса 12A почти не происходит, потому что пластины 19В по-прежнему препятствуют повороту пластины 19А. Скорость вращения зубчатого колеса 11А выше, чем в момент t₁. Пластина 18A остается свободной и совершает вращение. В момент t₂ на фиг.9 значение характеристики 4-W равно нулю, а значение характеристики 3-W больше, чем в момент t₁.

В момент t₃ колеса 12В закончили своими гладкими участками обкатывать выступы колеса 12A, точки соприкосновения колес 12В с колесом 12A находятся на краях зубчатых венцов колес. Зубчатые колеса плавно вошли в зацепление, и величина скорости вращения колеса 12A уже не равна нулю, потому что пластина 19А имеет незначительную возможность совершать вращение. Пластины 19В ограничивают ход перемещения пластины 19А. Скорость вращения зубчатого колеса 11А, находящегося в зацеплении с колесами 11В, выше, чем в момент t₂. Однако зубчатые колеса уже находятся в зацеплении своими краевыми участками, где для мягкого расцепления высота зубьев постепенно уменьшается. На фиг.9 в момент t₃ значение характеристики 4-W чуть больше нуля. Также график показывает, что за период t₂-t₃ скорость движения поршней 3А и 3В увеличилась. В подкамерах подходит к завершению такт рабочего цикла: в подкамере А - рабочий ход, в подкамере В - сжатие, в подкамере С - впуск, в подкамере D - выпуск.

Благодаря тому, что поршень 4А в подкамере А в течение всего такта расширения практически остается в состоянии покоя и тем самым не оказывает противодействия процессу расширения, энергетическая эффективность двигателя по сравнению с известным значительно выше. В период t₀-t₃ в подкамере С поршень 4В, укрепленный на роторе 4 с противоположной от поршня 4А стороны тоже неподвижен. Можно сказать, что в новом двигателе в течение всего такта рабочего хода и такта впуска скорость поршня, являющегося замыкающим, близка к нулевой отметке.

В период t₄-t₇, которому соответствуют комбинации 1-4 на фиг.8В, в подкамерах А, В, С и D происходят соответственно выпуск, рабочий ход, сжатие и впуск.

В момент t₄ поршень 3А уже закончил свое движение и находится в покое. Пластина 18А не может двигаться, так как выступающие участки кромки пластин 18В облегаются сходными с ними по профилю участками пластины 18А Вместе с пластиной 18А находятся в покое ротор 3 с поршнями 3А и 3В, зубчатое колесо 11А, закрепленное на валу 5. Под влиянием растущего давления в подкамере В поршень 4 А совершает рабочий ход. Зубчатое колесо 12А, находящееся в зацеплении с зубчатыми венцами колеса 12В, передает энергию с ротора 4 на промежуточные валы 17. В момент t₄ подкамера А имеет максимальный объем и заполнена отработавшими газами, которые чуть позже начнут поршнем 4А вытесняться через выходное окно. Значение характеристики 3-W равно нулю, а значение характеристики 4-W невелико.

В момент t₅ в подкамере А осуществляется выпуск отработавших газов. Поршень 4А совершает движение со скоростью выше, чем в момент t₄. Поршень 3А неподвижен. Скорость движения зубчатого колеса 12А тоже выше, чем в момент t₄. Зубчатое колесо 12А находится в зацеплении с колесами 12В. Пластина 19А свободна и совершает вращательное движение. Поршень 3А находится в состоянии покоя, потому что пластины 18В не дают возможность пластине 18А поворачиваться.

В момент t₆ значение характеристики 4-W больше, чем в момент t₅, a значение характеристики 3-W равно нулю. Зубчатые колеса 11В создают условия дня сдвига колеса 11А, своими гладкими участками они начинают давить на кромки выступов колеса 11А Однако пластины 18В препятствуют повороту пластины 18А, и поворота колеса НА не происходит. Скорость вращения зубчатого колеса 12А выше, чем в момент t₅. Пластина 19А не взаимодействует с пластинами 19В и может свободно поворачиваться.

В момент t₇ в подкамере А подходит к завершению выпуск отработавших газов. Также подходят к завершению такты, происходящие в подкамерах В, С и D. Колеса 11В уже закончили своими гладкими участками обкатывать выступы колеса 11А, и точки соприкосновения колес 11В с колесом 11 А находятся на краях зубчатых венцов колес. Скорость вращения зубчатого колеса 11А уже не равна нулю, так как пластина 18А имеет незначительную свободу. Скорость вращения зубчатого колеса 12А, находящегося в зацеплении с колесами 12В, выше, чем в момент t₆.

В первую и во вторую половины периода полного оборота роторов взаимное ориентирование конструктивных элементов двигателя во времени сходно. Комбинации взаиморасположений на фиг.8С и фиг.8D подобны, соответственно, комбинациям, представленным на фиг.8А и 8В. Между собой они отличаются тем, что схематично изображенные на них поршни 3А, 3В, 4А, 4В, зубчатые колеса 11А и 12А, а также пластины 21А и 22А развернуты на 180^o.

На фиг. 8С изображены комбинации, имеющие место на временном интервале t₈-t₁₁, когда в подкамерах А, В, С и D происходят, соответственно, впуск, выпуск, рабочий ход, сжатие.

Фиг. 8D поясняет работу двигателя на отрезке времени t₁₂-t₁₅, когда в подкамерах происходит заключительный такт рабочего цикла: в подкамере А - сжатие, в подкамере В, С и D - впуск, выпуск, рабочий ход соответственно.

График на фиг.9 иллюстрирует, что, когда в подкамере А происходит впуск, а в подкамере С - рабочий ход, поршни 4В и 4А практически не двигаются - движение совершают поршни 3В и 3А. Затем, когда рабочий ход осуществляется в подкамере D, а впуск - в подкамере В, в относительном покое находятся поршни 3А и 3В, а в движении - поршни 4В и 4А.

На выходной вал 23 движение от роторов 3 и 4 передается при помощи промежуточных валов 17.

При пуске двигателя вращение рабочих валов 5 и б первоначально инициируется с выходного вала 23. Далее, при работе двигателя, движение передается в обратном порядке.

Формула изобретения

1. Роторный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), содержащий корпус рабочей камеры, первый и второй роторы, имеющие по меньшей мере по два поршня и установленные в полости корпуса с образованием кольцевого пространства, разделенного на подкамеры переменного объема, а также приспособление соединения первого ротора со вторым, обеспечивающее однонаправленное вращение роторов с поочередной их остановкой и включающее две группы зубчатых колес неправильной формы, первая из которых сопряжена с первым ротором, а вторая - со вторым ротором, причем соосные зубчатые колеса, одинаковые по форме, но принадлежащие к разным группам, установлены относительно друг друга в противофазе, отличающийся тем, что каждая группа зубчатых колес неправильной формы состоит из первого зубчатого колеса, через которое осуществлено сопряжение с ротором, выполненного по меньшей мере с одним зубчатым венцом и одним выступом, имеющим гладкий профиль кромки, образованный двумя дугами, и одного или двух зубчатых колес, выполненных по меньшей мере с одним зубчатым венцом и одним гладким участком кромки, пригодным для обкатывания выступов первого зубчатого колеса, а также тем, что дополнительно приспособление соединения роторов содержит стопорный механизм в виде двух групп пластин, в каждой из которых пластины установлены в одной плоскости, при этом первая группа сопряжена с первым ротором, вторая группа - со вторым, и каждая группа включает одну или две пластины с формой неполного круга, которая характеризуется наличием одной или нескольких равномерно размещенных по окружности выемок, и одну пластину, через которую осуществлено сопряжение с ротором, сформированную с участками кромки, сходными по профилю с отрезками окружности на выступающих участках профиля пластин в виде неполных кругов, к тому же, зубчатое колесо и пластина, через которые осуществлено сопряжение с первым ротором, имеют общую ось вращения, зубчатое колесо и пластина, через которые осуществлено сопряжение со вторым ротором, также связаны общей осью, а пластины с формой неполного круга обеих групп связаны с зубчатыми колесами, обладающими гладкими участками кромки для обкатывания, и между собой через средство соединения, кроме того, зубчатые колеса первой группы и пластины первой группы ориентированы в пространстве относительно друг друга с обеспечением синхронизации периода зацепления зубчатых колес с периодом отсутствия взаимодействия пластин, а периода обкатывания выступа зубчатого колеса - с периодом взаимодействия пластин, и точно также ориентированы зубчатые колеса второй группы и пластины второй группы.

2. Роторный ДВС по п. 1, отличающийся тем, что зубчатые венцы первых в группах зубчатых колес имеют увеличивающийся в направлении вращения этих колес радиус кривизны начальной линии, а зубчатые венцы каждого зубчатого колеса, предназначенного для зацепления с первым, - уменьшающийся в направлении вращения колеса радиус кривизны начальной линии.

3. Роторный ДВС по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждый ротор выполнен с двумя диаметрально противоположными поршнями, а зубчатые колеса, сопряженные с роторами - с двумя зубчатыми венцами.

4. Роторный ДВС по п. 1 или 2, отличающийся тем, что каждый ротор выполнен с четырьмя попарно противоположными поршнями, а зубчатые колеса, сопряженные с роторами, - с четырьмя зубчатыми венцами.

5. Роторный ДВС по п. 3, отличающийся тем, что каждое зубчатое колесо, предназначенное для зацепления с первым в группе зубчатым колесом, выполнено с одним зубчатым венцом, а соответствующая ему в стопорном механизме пластина с формой неполного круга имеет одну выемку.

6. Роторный ДВС по п. 4, отличающийся тем, что каждое зубчатое колесо, предназначенное для зацепления с первым в группе зубчатым колесом, выполнено с двумя зубчатыми венцами, а соответствующая ему в стопорном механизме пластина с формой неполного круга имеет две выемки.

7. Роторный ДВС по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что каждая группа зубчатых колес содержит два зубчатых колеса, предназначенных для зацепления с первым зубчатым колесом, при этом центры вращения всех трех зубчатых колес лежат на одной прямой, кроме того, каждая группа пластин стопорного механизма имеет две пластины с формой неполного круга.

8. Роторный ДВС по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что зубчатые венцы зубчатых колес выполнены с уменьшением высоты зубьев на краях.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12